Funciones vitales: relación y reproducción

Para que exista una relación efectiva, el organismo debe seguir una secuencia de procesos:

1. Estímulos: Son variaciones del medio (físicas o químicas) capaces de generar una respuesta. Pueden ser bióticos (presencia de otros seres vivos) o abióticos (luz, temperatura, presión).
2. Receptores: Estructuras especializadas en captar estímulos.
3. Sistemas de coordinación: Procesan la información y elaboran una orden. En animales son el sistema nervioso (rápido y puntual) y el sistema endocrino (lento y duradero).
4. Efectores: Órganos que ejecutan la respuesta. Pueden ser motores (músculos) o secretores (glándulas).

Los receptores sensoriales actúan como transductores, convirtiendo la energía del estímulo en un impulso eléctrico. Se clasifican según la naturaleza del estímulo:

• Mecanorreceptores: Sensibles a la presión, vibración y sonido (oído, tacto).
• Fotorreceptores: Detectan energía luminosa (ojos, ocelos).
• Quimiorreceptores: Captan sustancias químicas (olfato, gusto).
• Termorreceptores: Detectan variaciones de temperatura.

La transducción de señales es el paso crítico donde el receptor transforma el estímulo físico-químico en un potencial de receptor que viajará por las neuronas.

A nivel celular, la relación se manifiesta mediante el movimiento y la comunicación. El citoesqueleto es el responsable de la arquitectura y movilidad celular:

• Movimiento ameboide: Basado en pseudópodos (prolongaciones del citoplasma) típicos de amebas y macrófagos.
• Cilios y flagelos: Estructuras microtubulares que permiten el desplazamiento en medios líquidos.
• Taxias: Movimientos de desplazamiento orientado hacia un estímulo (positiva) o en contra (negativa).
• Tropismos celulares: Cambios en la dirección del crecimiento celular.

La unidad funcional es la neurona, célula especializada en la transmisión del impulso nervioso.

• Potencial de acción: Es la inversión temporal del potencial de membrana (de $-70 mV$ a $+30 mV$ aproximadamente) debido al flujo de iones $Na^+$ y $K^+$.
• Sinapsis: La comunicación entre neuronas. Puede ser eléctrica o química (mediante neurotransmisores como la acetilcolina o la dopamina).
• Evolución: Desde redes difusas (celentéreos) hasta la cefalización máxima en vertebrados, donde el sistema se divide en Sistema Nervioso Central (encéfalo y médula) y Sistema Nervioso Periférico (nervios y ganglios).

Actúa mediante mensajeros químicos llamados hormonas, que viajan por la sangre y actúan solo en células diana.

• Mecanismos de retroalimentación (feedback): La mayoría de las hormonas se regulan por feedback negativo, donde el producto final inhibe su propia producción para evitar excesos.
• Eje hipotálamo-hipofisario: El centro de control maestro en vertebrados que conecta el sistema nervioso con el endocrino.
• Invertebrados: También poseen hormonas, como la ecdisona, responsable de la muda en insectos.

Ambos sistemas trabajan juntos para mantener la homeostasis (equilibrio interno).

• Respuesta al estrés: El sistema nervioso activa la médula suprarrenal (adrenalina) para una respuesta rápida, mientras que el endocrino libera cortisol para una respuesta sostenida.
• Regulación de la glucemia: El páncreas actúa como sensor y efector liberando insulina (baja glucosa) o glucagón (sube glucosa).

• Auxinas: Responsables del crecimiento por elongación celular y dominancia apical.
• Giberelinas: Estimulan la germinación de semillas y el crecimiento del tallo.
• Citoquininas: Promueven la división celular (citocinesis) y retrasan el envejecimiento.
• Ácido abscísico (ABA): Hormona del "estrés", inhibe el crecimiento y provoca el cierre de estomas.
• Etileno: Gas que acelera la maduración de los frutos y la caída de las hojas.

Las plantas responden mediante movimientos:

1. Tropismos: Movimientos permanentes de crecimiento orientados (fototropismo hacia la luz, geotropismo hacia la gravedad).
2. Nastias: Movimientos rápidos y reversibles no orientados al estímulo (sismonastia en la Mimosa pudica al tocarla).
3. Fotoperiodicidad: Respuesta a la duración relativa del día y la noche, regulando la floración.

Las plantas han desarrollado mecanismos para sobrevivir a condiciones adversas. Ante el estrés hídrico, cierran estomas y pueden perder hojas. También poseen defensas químicas (alcaloides, taninos) para evitar ser comidas por herbívoros y pueden emitir compuestos volátiles para avisar a plantas vecinas de un ataque.

Interviene un solo progenitor y no hay gametos. Los descendientes son genéticamente idénticos (clones).

• Tipos: Bipartición (bacterias), gemación (levaduras), fragmentación (estrellas de mar) y esporulación.
• Partenogénesis: Desarrollo de un individuo a partir de un óvulo no fecundado (común en abejas).
• Ventaja: Es rápida y eficiente en ambientes estables.

Requiere dos progenitores y la unión de gametos (fecundación).

• Meiosis: Proceso clave que reduce la dotación cromosómica a la mitad ($n$) y genera variabilidad genética mediante la recombinación.
• Ciclos biológicos:
  • Haplonte: El adulto es $n$ (algas).
  • Diplonte: El adulto es $2n$ (animales).
  • Diplohaplonte: Alternancia de generaciones (plantas).

• Estrategas de la r: Muchos descendientes, poco cuidado parental (peces, insectos). Alta mortalidad.
• Estrategas de la K: Pocos descendientes, gran inversión en cuidado parental (mamíferos). Baja mortalidad.
• Cortejo: Comportamientos destinados a asegurar el apareamiento y la selección de los mejores genes.

Los animales presentan gónadas (testículos y ovarios) donde se produce la gametogénesis.

• Espermatogénesis: Producción de espermatozoides (continua).
• Ovogénesis: Producción de óvulos (a menudo cíclica).
• Ciclos: En humanos, el ciclo menstrual está regulado por hormonas como la FSH, LH, estrógenos y progesterona.

Tras la fecundación, el zigoto sufre:

1. Segmentación: Divisiones mitóticas hasta formar la blástula.
2. Gastrulación: Formación de las capas germinales (ectodermo, mesodermo y endodermo).
3. Modelos:
   • Ovíparos: Desarrollo en un huevo fuera del cuerpo materno.
   • Vivíparos: El embrión se nutre directamente de la madre (placenta).
   • Ovovivíparos: Huevo que eclosiona dentro de la madre.

La ciencia permite solucionar problemas de infertilidad:

• Inseminación artificial: Introducción de semen en el útero.
• Fecundación in vitro (FIV): Unión de gametos en laboratorio y posterior transferencia del embrión.
• Bioética: Estas técnicas plantean debates sobre la manipulación de embriones y la selección genética.

Son plantas sin semillas que dependen del agua para la fecundación.

• Briofitas (musgos): El gametofito ($n$) es la fase dominante. El esporofito crece sobre él.
• Pteridofitas (helechos): El esporofito ($2n$) es la fase dominante. Presentan esporas en el envés de las hojas (soros).

Las plantas con semillas (Gimnospermas y Angiospermas) no dependen del agua para reproducirse.

• La flor: Órgano reproductor que contiene estambres (masculino) y carpelos (femenino).
• Polinización: Transporte del polen desde la antera al estigma (por viento, insectos, etc.).
• Doble fecundación: Exclusiva de Angiospermas; un núcleo espermático fecunda la oosfera (zigoto) y otro fecunda los núcleos polares (endospermo o reserva alimenticia).
• Fruto: Ovario maduro que protege la semilla y ayuda a su dispersión.

Capacidad de las plantas para generar nuevos individuos a partir de órganos no reproductores:

• Natural: Estolones (tallos rastreros), rizomas (tallos subterráneos) o bulbos (cebollas).
• Artificial/Agrícola: Esquejes (fragmentos de tallo), injertos (unir una planta a otra) y el moderno cultivo in vitro que permite la clonación masiva en condiciones estériles para mejorar la producción agrícola.